[Abstract]Waterstofenergie is 'n soort sekondêre energie met oorvloedige bronne, groen en lae koolstof, en wye toepassing. Dit kan grootskaalse verbruik van hernubare energie help, grootskaalse piekskeer van kragnetwerk en energieberging oor seisoene en streke realiseer, en die bevordering van nywerheid, konstruksie, vervoer en ander velde van lae koolstof versnel.my land het 'n goeie grondslag vir waterstofproduksie en 'n grootskaalse toepassingsmark, en het aansienlike voordele in die ontwikkeling van waterstofenergie.Die versnelling van die ontwikkeling van die waterstofenergiebedryf is 'n belangrike pad om my land te help om die doelwit van koolstofneutralisasie te bereik.'n Paar dae gelede het die Nasionale Ontwikkelings- en Hervormingskommissie en die Nasionale Energie-administrasie gesamentlik die "Medium- en Langtermynplan vir die Ontwikkeling van Waterstofenergie-industrie (2021-2035)" uitgereik.Die ontwikkeling en benutting van waterstofenergie veroorsaak 'n diepgaande energierevolusie. Waterstofenergie het 'n nuwe kode geword om die energiekrisis te kraak en 'n skoon, lae-koolstof, veilige en doeltreffende moderne energiestelsel te bou.
Die energiekrisis het die weg oopgemaak vir die verkenning van waterstofenergie-ontwikkeling en -benutting.
Waterstofenergie as 'n alternatiewe energie het mense se gesigsveld betree, wat teruggevoer kan word na die 1970's.Op daardie tydstip het die oorlog in die Midde-Ooste 'n wêreldwye oliekrisis veroorsaak. Om ontslae te raak van die afhanklikheid van ingevoerde olie, het die Verenigde State eers die konsep van "waterstofekonomie" voorgestel, met die argument dat waterstof in die toekoms olie kan vervang en die belangrikste energie word wat globale vervoer ondersteun.Van 1960 tot 2000 het die brandstofsel, 'n belangrike hulpmiddel vir die benutting van waterstofenergie, vinnig ontwikkel, en die toepassing daarvan in lugvaart, kragopwekking en vervoer het die uitvoerbaarheid van waterstofenergie as 'n sekondêre energiebron ten volle bewys.Die waterstofenergiebedryf het omstreeks 2010 'n lae eb betree.Maar die vrystelling van Toyota se “toekomstige” brandstofselvoertuig in 2014 het nog 'n waterstofoplewing veroorsaak.Daarna het baie lande agtereenvolgens strategiese roetes vir waterstofenergie-ontwikkeling vrygestel, hoofsaaklik met die fokus op kragopwekking en vervoer om die ontwikkeling van waterstofenergie en brandstofselbedrywe te bevorder; die EU het die EU-waterstofenergiestrategie in 2020 vrygestel, wat daarop gemik is om waterstofenergie in die industrie, vervoer, kragopwekking en ander toepassings op alle gebiede te bevorder; in 2020 het die Verenigde State die "Waterstofenergieplan-ontwikkelingsplan" vrygestel, 'n aantal sleutel tegniese en ekonomiese aanwysers geformuleer, en na verwagting die markleier in die waterstofenergiebedryfsketting geword.Tot dusver het lande wat verantwoordelik is vir 75% van die wêreldekonomie, waterstofenergie-ontwikkelingsbeleide van stapel gestuur om die ontwikkeling van waterstofenergie aktief te bevorder.
In vergelyking met ontwikkelde lande, is my land se waterstofenergiebedryf nog in die beginstadium van ontwikkeling.In onlangse jare het my land meer aandag aan die waterstofenergiebedryf gegee.In Maart 2019 is waterstofenergie vir die eerste keer in die "Regeringswerkverslag" geskryf, wat die konstruksie van fasiliteite soos laai en hidrogenering in die publieke domein versnel het; Ingesluit in die energiekategorie; in September 2020 sal vyf departemente, insluitend die Ministerie van Finansies, die Ministerie van Nywerheid en Inligtingstegnologie gesamentlik die demonstrasietoepassing van brandstofselvoertuie uitvoer, en kwalifiserende stedelike agglomerasies beloon vir die industrialisasie en demonstrasietoepassings van sleutelkerntegnologieë van brandstofselvoertuie ;In Oktober 2021 het die Sentrale Komitee van die Kommunistiese Party van China en die Staatsraad die "Opinies oor die heeltemal akkurate implementering van die nuwe ontwikkelingskonsep en 'n goeie werk in koolstofneutralisasie" uitgereik om die ontwikkeling van die hele ketting van waterstofenergie te koördineer "produksie-berging-transmissie-gebruik"; In Maart 2022 het die Nasionale Ontwikkelings- en Hervormingskommissie die "Medium- en Langtermynplan vir die Ontwikkeling van die Waterstofenergie-industrie (2021-2035)" uitgereik, en waterstofenergie is geïdentifiseer as 'n belangrike deel van die toekomstige nasionale energiestelsel en 'n sleutel tot die verwesenliking van groen en laekoolstoftransformasie van energieverbruikende terminale. 'n Belangrike draer, die waterstofenergiebedryf is geïdentifiseer as 'n strategiese opkomende industrie en 'n sleutelontwikkelingsrigting van die toekomstige industrie.
In onlangse jare het my land se waterstofenergiebedryf vinnig ontwikkel, wat basies die hele ketting van waterstofproduksie-berging-transmissie-gebruik dek.
Die stroomop van die waterstofenergiebedryfsketting is waterstofproduksie. my land is die wêreld se grootste waterstofprodusent, met 'n waterstofproduksievermoë van sowat 33 miljoen ton.Volgens die koolstofvrystellingsintensiteit van die produksieproses word waterstof in “grys waterstof”, “blou waterstof” en “groen waterstof” verdeel.Grys waterstof verwys na die waterstof wat geproduseer word deur die verbranding van fossielbrandstowwe, en daar sal baie koolstofdioksiedvrystellings wees tydens die produksieproses; blou waterstof is gebaseer op grys waterstof, wat koolstofopvang- en bergingstegnologie toepas om lae-koolstofwaterstofproduksie te bereik; groen waterstof word geproduseer deur Hernubare energie soos sonenergie en windkrag word gebruik om water te elektroliseer om waterstof te produseer, en daar is geen koolstofvrystelling in die proses van waterstofproduksie nie.Tans word my land se waterstofproduksie oorheers deur steenkoolgebaseerde waterstofproduksie, wat sowat 80% uitmaak.In die toekoms, aangesien die koste van hernubare energie kragopwekking aanhou daal, sal die proporsie groen waterstof jaar na jaar toeneem, en dit sal na verwagting in 2050 70% bereik.
Die middelstroom van die waterstofenergiebedryfsketting is waterstofberging en -vervoer. Die hoëdrukgasberging- en vervoertegnologie is gekommersialiseer en is die mees uitgebreide waterstofenergieberging- en vervoermetode.Die langbuissleepwa het hoë vervoerbuigsaamheid en is geskik vir kortafstand-, kleinvolume-waterstofvervoer; vloeibare waterstofberging en vastestofwaterstofberging benodig nie drukvate nie, en die vervoer is gerieflik, wat die rigting is van grootskaalse waterstofenergieberging en -vervoer in die toekoms.
Die stroomafwaarts van die waterstofenergiebedryfsketting is die omvattende toepassing van waterstof. As 'n industriële grondstof kan waterstof wyd gebruik word in petroleum, chemiese, metallurgie, elektronika, mediese en ander velde. Daarbenewens kan waterstof ook deur waterstofbrandstofselle of waterstofbinnebrandenjins in elektrisiteit en hitte omgeskakel word. , wat alle aspekte van sosiale produksie en lewe kan dek.Teen 2060 sal my land se vraag na waterstof-energie na verwagting 130 miljoen ton bereik, waarvan die industriële vraag oorheers, wat sowat 60% uitmaak, en die vervoersektor sal jaar na jaar tot 31% uitbrei.
Die ontwikkeling en benutting van waterstofenergie veroorsaak 'n diepgaande energierevolusie.
Waterstofenergie het wye toepassingsvooruitsigte in baie velde soos vervoer, nywerheid, konstruksie en elektrisiteit.
Op die gebied van vervoer beskou langafstandpadvervoer, spoorweë, lugvaart en skeepvaart waterstofenergie as een van die belangrike brandstowwe vir die vermindering van koolstofvrystellings.Op hierdie stadium word my land hoofsaaklik oorheers deur waterstofbrandstofselbusse en swaar vragmotors, waarvan die getal meer as 6 000 is.Wat die ooreenstemmende ondersteunende infrastruktuur betref, het my land meer as 250 waterstofvulstasies gebou, wat ongeveer 40% van die wêreldwye getal uitmaak, wat eerste in die wêreld is.Volgens die data wat deur die Beijing Winter Olimpiese Spele-reëlingskomitee vrygestel is, sal hierdie Olimpiese Winterspele die werking van meer as 1 000 waterstofbrandstofselvoertuie demonstreer, toegerus met meer as 30 waterstofvulstasies, wat die grootste demonstrasietoepassing van brandstofselvoertuie in die wêreld.
Tans is die veld met die grootste proporsie waterstofenergietoepassing in my land die industriële veld.Benewens sy energie-brandstof-eienskappe, is waterstofenergie ook 'n belangrike industriële grondstof.Waterstof kan kooks en aardgas as 'n reduseermiddel vervang, wat die meeste van die koolstofvrystellings in yster- en staalvervaardigingsprosesse kan uitskakel.Die gebruik van hernubare energie en elektrisiteit om water te elektroliseer om waterstof te produseer, en dan chemiese produkte soos ammoniak en metanol te sintetiseer, is bevorderlik vir aansienlike koolstofvermindering en emissievermindering in die chemiese industrie.
Die integrasie van waterstofenergie en geboue is 'n nuwe konsep van groen gebou wat in onlangse jare na vore gekom het.Die konstruksieveld moet baie elektriese energie en hitte-energie verbruik, en dit is gelys as die drie groot “energieverbruikende huishoudings” in my land saam met die vervoerveld en die nywerheidsveld.Die suiwer kragopwekkingsdoeltreffendheid van waterstofbrandstofselle is slegs sowat 50%, terwyl die algehele doeltreffendheid van gekombineerde hitte en krag 85% kan bereik. Terwyl waterstofbrandstofselle elektrisiteit vir geboue opwek, kan die afvalhitte vir verhitting en warm water herwin word.Wat waterstofvervoer na gebouterminale betref, kan waterstof teen 'n verhouding van minder as 20% met aardgas gemeng word met behulp van 'n relatief volledige huishoudelike aardgaspypleidingnetwerk en na duisende huishoudings vervoer word.Daar word beraam dat in 2050 10% van die wêreldwye gebouverhitting en 8% van gebou-energie deur waterstof voorsien sal word, wat koolstofdioksiedvrystellings met 700 miljoen ton per jaar verminder.
Op die gebied van elektrisiteit, as gevolg van die onstabiliteit van hernubare energie, kan waterstofenergie 'n nuwe vorm van energieberging word deur elektrisiteit-waterstof-elektrisiteit-omskakeling.Gedurende periodes van lae elektrisiteitsverbruik word waterstof geproduseer deur water te elektroliseer met surplus hernubare energie, en gestoor in die vorm van hoëdruk gasvormige, lae-temperatuur vloeistof, organiese vloeibare of vaste materiale; gedurende spitstydperke van elektrisiteitsverbruik word die gestoorde waterstof deur brandstof gevoer Batterye of waterstofturbine-eenhede genereer elektrisiteit, wat in die openbare netwerk ingevoer word.Die bergingskaal van waterstofenergieberging is groter, tot 1 miljoen kilowatt, en die bergingstyd is langer. Seisoenale berging kan gerealiseer word volgens die uitsetverskil van sonenergie, windenergie en waterbronne.In Augustus 2019 is my land se eerste megawatt-skaal waterstofenergiebergingsprojek in Lu'an, Anhui Provinsie van stapel gestuur en is suksesvol aan die netwerk gekoppel vir kragopwekking in 2022.
Terselfdertyd sal elektro-waterstofkoppeling ook 'n belangrike rol speel in die konstruksie van 'n moderne energiestelsel in my land.
Vanuit 'n skoon en lae-koolstof-perspektief is grootskaalse elektrifisering 'n kragtige instrument vir koolstofvermindering in baie velde in my land, soos elektriese voertuie in die vervoerveld wat brandstofvoertuie vervang, en elektriese verwarming in die konstruksieveld wat tradisionele ketelverhitting vervang .Daar is egter steeds sommige nywerhede wat moeilik is om koolstofvermindering deur direkte elektrifisering te bewerkstellig. Die moeilikste nywerhede sluit in staal, chemikalieë, padvervoer, skeepvaart en lugvaart.Waterstofenergie het die dubbele eienskappe van energiebrandstof en industriële grondstowwe, en kan 'n belangrike rol speel in die bogenoemde velde wat moeilik is om diep te ontkarboniseer.
Uit die perspektief van veiligheid en doeltreffendheid, eerstens, kan waterstofenergie die ontwikkeling van 'n groter deel van hernubare energie bevorder en my land se afhanklikheid van olie- en gasinvoer effektief verminder; Die streeksbalans van energievoorsiening en -verbruik in my land; daarbenewens, met die vermindering van die elektrisiteitskoste van hernubare energie, sal die ekonomie van groen elektrisiteit en groen waterstofenergie verbeter word, en dit sal wyd deur die publiek aanvaar en gebruik word; waterstofenergie en elektrisiteit, as energiespilpunte, is meer Dit is maklik om verskeie energiebronne soos hitte-energie, koue energie, brandstof, ens. te koppel, om gesamentlik 'n onderling gekoppelde moderne energienetwerk te vestig, 'n hoogs veerkragtige energievoorsieningstelsel te vorm, en verbeter die doeltreffendheid, ekonomie en sekuriteit van die energievoorsieningstelsel.
Die ontwikkeling van my land se waterstofenergiebedryf staar steeds uitdagings in die gesig
Die vervaardiging van laekoste en lae-emissie groen waterstof is een van die belangrike uitdagings wat die waterstofenergiebedryf in die gesig staar.Onder die uitgangspunt om nie nuwe koolstofvrystellings by te voeg nie, is die oplossing van die probleem van die bron van waterstof die uitgangspunt van die ontwikkeling van die waterstofenergiebedryf.Fossiele energie-waterstofproduksie en industriële neweproduk-waterstofproduksie is volwasse en kostedoeltreffend, en sal op kort termyn die hoofbron van waterstof bly.Die reserwes van fossielenergie is egter beperk, en daar is steeds 'n koolstofvrystellingsprobleem in die waterstofproduksieproses; die produksie van industriële neweproduk waterstofproduksie is beperk en die toevoer stralingsafstand is kort.
Op die lange duur is waterstofproduksie uit waterelektrolise maklik om met hernubare energie te kombineer, het groter skaalpotensiaal, is dit skoner en meer volhoubaar, en is dit die mees potensiële groenwaterstofvoorsieningsmetode.Tans is my land se alkaliese elektrolise-tegnologie naby aan die internasionale vlak en is dit die hoofstroomtegnologie op die gebied van kommersiële elektrolise, maar daar is beperkte ruimte vir kostevermindering in die toekoms.Protonuitruilmembraanelektrolise van water vir waterstofproduksie is tans duur, en die mate van lokalisering van sleuteltoestelle neem jaar na jaar toe.Vasteoksied-elektrolise is naby aan kommersialisering internasionaal, maar dit is steeds in die inhaalstadium binnelands.
my land se waterstof-energie-industrie ketting voorsieningstelsel is nog nie voltooi nie, en daar is steeds 'n gaping tussen grootskaalse kommersiële toepassings.Meer as 200 hidrogeneringstasies is in my land gebou, waarvan die meeste 35MPa gashidrogeneringstasies is, en 70MPa hoëdruk gashidrogeneringstasies met groter waterstofbergingskapasiteit maak 'n klein deel uit.Gebrek aan ondervinding in die konstruksie en bedryf van vloeibare waterstof-vulstasies en geïntegreerde waterstofproduksie- en hidrogeneringstasies.Op die oomblik is die vervoer van waterstof hoofsaaklik gebaseer op hoëdruk gasvormige langbuissleepwavervoer, en pyplynvervoer is steeds 'n swak punt.Tans is die kilometers van waterstofpypleidings sowat 400 kilometer, en die pypleidings wat gebruik word, is slegs sowat 100 kilometer.Pyplynvervoer staar ook die moontlikheid in die gesig van waterstofbrosheid wat veroorsaak word deur waterstof wat ontsnap. In die toekoms is dit steeds nodig om die chemiese en meganiese eienskappe van pyplynmateriaal verder te verbeter.Beduidende vordering is gemaak in vloeibare waterstofbergingstegnologie en metaalhidriedwaterstofbergingstegnologie, maar die balans tussen waterstofbergingsdigtheid, veiligheid en koste is nie opgelos nie, en daar is steeds 'n sekere gaping tussen grootskaalse kommersiële toepassings.
Die gespesialiseerde beleidstelsel en die multi-departement en multi-veld koördinering en samewerking meganisme is nog nie perfek nie.Die "Medium- en Langtermynplan vir die Ontwikkeling van Waterstofenergie-industrie (2021-2035)" is die eerste waterstofenergie-ontwikkelingsplan op nasionale vlak, maar die spesiale plan en beleidstelsel moet nog verbeter word. In die toekoms is dit nodig om die rigting, doelwitte en prioriteite van nywerheidsontwikkeling verder te verduidelik.Die waterstofenergiebedryfsketting behels 'n verskeidenheid tegnologieë en nywerheidsvelde. Tans is daar steeds probleme soos onvoldoende kruisdissiplinêre samewerking en onvoldoende kruis-departementele koördineringsmeganisme.Byvoorbeeld, die bou van waterstofvulstasies vereis multi-departementele samewerking soos kapitaal, tegnologie, infrastruktuur en beheer van gevaarlike chemikalieë. Tans is daar probleme soos onduidelike bevoegde owerhede, probleme met goedkeuring, en waterstof-eienskappe is steeds slegs gevaarlike chemikalieë, wat 'n ernstige bedreiging vir die ontwikkeling van die bedryf inhou. groot beperkings.
Ons glo dat tegnologie, platforms en talente die groeipunte is om die ontwikkeling van my land se waterstofenergiebedryf te ondersteun.
Eerstens is dit nodig om die vlak van sleutelkerntegnologie voortdurend te verbeter.Tegnologiese innovasie is die kern van die ontwikkeling van die waterstofenergiebedryf.In die toekoms sal my land voortgaan om die navorsing en ontwikkeling van sleutelkerntegnologieë in die produksie, berging, vervoer en toepassing van groen en laekoolstofwaterstofenergie te bevorder.Versnel die tegnologiese innovasie van protonuitruilmembraanbrandstofselle, ontwikkel sleutelmateriale, verbeter hoofprestasie-aanwysers en massaproduksievermoë, en gaan voort om die betroubaarheid, stabiliteit en duursaamheid van brandstofselle te verbeter.Pogings sal aangewend word om die R&D en vervaardiging van kernkomponente en sleuteltoerusting te bevorder.Versnel die verbetering van die waterstofproduksie-omskakelingsdoeltreffendheid van hernubare energie en die skaal van waterstofproduksie deur 'n enkele toestel, en maak deurbrake in sleutelkerntegnologieë in die waterstofenergie-infrastruktuurskakel.Gaan voort om navorsing oor die basiese wette van waterstofenergieveiligheid uit te voer.Gaan voort om gevorderde waterstofenergietegnologie, sleuteltoerusting, demonstrasietoepassings en industrialisering van groot produkte te bevorder, en bou 'n hoëgehalte-ontwikkelingstegnologiestelsel vir die waterstofenergiebedryf.
Tweedens moet ons fokus op die bou van 'n industriële innovasie-ondersteuningsplatform.Die ontwikkeling van die waterstofenergiebedryf moet fokus op sleutelareas en sleutelskakels, en 'n multi-vlak en gediversifiseerde innovasieplatform bou.Ondersteun universiteite, navorsingsinstellings en ondernemings om die konstruksie van sleutellaboratoriums en voorpunt-kruisnavorsingsplatforms te versnel, en voer basiese navorsing oor waterstofenergietoepassings en voorpunttegnologienavorsing uit.Aan die begin van 2022 het die Nasionale Ontwikkelings- en Hervormingskommissie en die Ministerie van Onderwys die "Goedkeuring van die haalbaarheidstudieverslag oor die nasionale energiebergingstegnologie-industrie-onderwysintegrasie-innovasie-platformprojek van North China Electric Power University" uitgereik, die Noord-China Electric Power University Nasionale Energieberging Tegnologie Nywerheid-Onderwys Integrasie Innovasie Platform Projek Dit is amptelik goedgekeur en het die eerste groep kolleges en universiteite geword wat "in bevel" was.Daarna is die North China Electric Power University Waterstofenergietegnologie-innovasiesentrum formeel gestig.Die innovasieplatform en innovasiesentrum fokus op tegniese navorsing in die velde van elektrochemiese energieberging, waterstofenergie en die toepassingstegnologie daarvan in die kragnetwerk, en bevorder aktief die ontwikkeling van die nasionale waterstofenergiebedryf.
Derdens is dit nodig om die konstruksie van 'n span professionele waterstofenergie te bevorder.Die tegnologiese vlak en skaal van die waterstofenergiebedryf het voortgegaan om deurbrake te maak. Die waterstofenergiebedryf staar egter 'n groot leemte in die talentspan in die gesig, veral die ernstige tekort aan hoëvlak innoverende talente.'n Paar dae gelede is die hoofvak "Waterstofenergiewetenskap en -ingenieurswese" wat deur North China Electric Power University verklaar is, amptelik ingesluit in die katalogus van voorgraadse hoofvakke in gewone kolleges en universiteite, en die "Waterstofenergiewetenskap en -ingenieurswese"-dissipline is ingesluit in die nuwe interdissiplinêre vak.Hierdie dissipline sal kragingenieurswese, ingenieurs-termofisika, chemiese ingenieurswese en ander dissiplines as die traksie neem, waterstofproduksie, waterstofberging en -vervoer, waterstofveiligheid, waterstofkrag en ander waterstofenergiemodule-kursusse organies integreer, en omvattende interdissiplinêre basiese en toegepaste navorsing. Dit sal gunstige talentondersteuning bied om die veilige oorgang van my land se energiestruktuur te verwesenlik, asook die ontwikkeling van my land se waterstofenergie-industrie en -energiebedryf.
Postyd: 16 Mei 2022